藝術家為我們描繪了系外行星與恒星
宇宙無垠，我們甚至無法想象宇宙的廣袤。也許是因為人類懼怕孤獨，或許是因為人類渴望與新生命相遇，我們總是會想到一個問題，那就是宇宙中有沒有第二個地球，有沒有第二個太陽系，或者說宇宙中有沒有生命。很有可能，我們就是宇宙中最高級的文明，也是宇宙中唯一的文明。那些遮天蔽日（此處暗指恒星戴森結構）的恒星文明，運用整個星系能量的文明也許根本就不存在……
想要解答這些問題，我們只有一個辦法，那就是不斷觀測銀河系內部甚至是其他星系中的星球，只有收集了足夠多的行星觀測數據，我們才能越接近真相。所以天文學家們提出了兩個概念，分別是系外行星和超級地球，這雖然是兩個不同的概念，但是天文學家們探索系外行星和超級地球的目的是一樣的，那就是了解宇宙中行星與恒星的生命歷程，探索外星生命甚至是外星文明。
銀河系中有很多類似太陽系的恒星系統
我們知道宇宙不止一個恒星系統和星系系統，所以天文學家們將太陽系以外的行星都歸類為系外行星。這樣歸類好像有一些太籠統了，因為宇宙中的星球比地球上的沙子還要多的多，所以天文學家提出了超級地球的概念。超級地球就是質量高于地球，但大大低于太陽系冰巨星天王星和海王星質量的星球。也就是說超級地球一詞僅指行星的質量，這個詞語本身并不意味著適宜生命生存的地表條件或文明可居住性。
系外行星的探索之旅
系外行星它們就在那里等著我們去發現，超級地球也在那里等著我們去探索。這么多年我們從未放棄尋找系外行星與超級地球，Aleksander Wolszczan在1992年發現了一個脈沖星行星系統，當時Wolszczan使用波多黎各的Arecibo射電望遠鏡還找到了3顆行星。這是我們太陽系之外發現的第一顆脈沖星，而這三顆星球都圍繞著名為PSR B1257 + 12的脈沖星運行。
脈沖星就是快速旋轉中子星，中子星是大質量恒星在其生命末期形成的致密核心坍塌結構，這張渲染圖中還有三個圍繞脈沖星運行的行星。離脈沖星最遠的兩個，也就是在此視圖中最接近我們的兩個星球，大約是地球的大小
在1995年開普勒太空望遠鏡升空前，天文學家們無法確定系外行星的任何參數。不過當1995年天文學家發現了第一個圍繞主序星運行的系外行星51 Pegasi b之后，天文學家們驚嘆的說到：原來它們無處不在，只說銀河系中就有數萬億個系外行星。
“漂浮”的星球就好像是在我們面前漂浮的塵埃，唯一不同的是，它們大多數都圍繞著恒星運轉，這是一個井然有序的系統，這些恒星和行星組成了巨大的星系。新生恒星的輻射清掃著星系中的星塵，塑造著星云的空洞景觀，天文學家有時需要透過迷霧般的星塵，高熱而聚集的恒星原始星盤才能看到剛剛出生的行星。宇宙中或許沒有第二個地球，但是宇宙中星系和恒星的演化都將遵循規律。
開普勒62e行星，開普勒62f與地球的大小對比
尋找系外星球就好像是偵探游戲，太空望遠鏡和以下兩種觀測方式就是我們尋找系外星球的主要技術，這兩種觀測方法都依賴于觀察行星對其母星的作用，以推斷出該行星的存在。這兩種觀測方法在原理上很簡單，但在實踐中卻很困難，因為這需要極高的精度才能記錄渺小行星對巨大恒星的影響。
天文學家們希望通過徑向速度法和瞬態光度法來研究和發現系外行星，其中絕大多數的系外行星探測工作都是使用徑向速度法發現的。使用徑向速度法的科學儀器可以分解光譜，并與恒星表面上的化學物質的光的波長相對應，這時每個元素和分子都會通過不同波長形成獨特光譜線，之后科學儀器就會生成對應的光譜圖。
當行星和恒星繞共同的質心運動時，通過測量行星的引力，可以測量出恒星運動中的“擺動”情況，從而探測系外行星。從遠處觀看時，恒星似乎向著觀察者或者遠離觀察者移動。這種運動使來自恒星的光在朝向觀察者移動時顯得略微發藍，而在遠離時則略微變紅。這種頻率變化被稱為多普勒效應，這與救護車警報器路過我們面前的音高變化效果相同。
行星會繞著它的母星旋轉并“擺動”，行星的運動將改變它從恒星反射的光的波長。當恒星移向地球時，它發出的光譜線的波長會移向光譜的藍色端。當恒星遠離地球移動時，情況正好相反，波長移向光譜的紅色部分。所以天文學家會尋找光譜線來回移動的恒星，因為這些恒星一定是有行星在圍繞其旋轉。通過測量隨時間變化的運動量，可以確定行星的質量及其軌道。
由于瞬態光度的變化相當快，我們可以創建一條光曲線，以顯示物體亮度隨時間的變化
徑向速度法其實是利用多普勒頻移效應發現系外行星，概括的說徑向速度法就是觀察恒星光譜，尋找正弦波，最后利用貝葉斯開普勒周期圖和瞬態光度法結合正弦波確認系外行星。而瞬態光度法其實就是凌日法，我們可以這樣理解，系外行星通過恒星時會阻擋恒星的一部分光，這時候一些地基望遠鏡或太空望遠鏡可以通過帶電荷耦合器測量繪制行星過境光譜變化圖。
深入了解系外行星大氣
發現系外行星只是系外行星科學的第一步，天文學家們還有第二步，那就是系外行星的大氣。系外行星大氣的觀測研究是一個迅速擴展的領域，它已成為系外行星科學的新領域。在過去的10年中，哈勃太空望遠鏡和斯皮策太空望遠鏡為這一領域提供了重要數據。但現在地面望遠鏡也有了新的發展空間，尤其是地面望遠鏡的高分辨率光譜學科學載荷有望探測和解析行星光譜線，這為研究大氣成分，壓力，溫度曲線，云和霧的存在，大氣風和環流等開辟了道路。
大氣中具有光譜活性的分子在紅外中會有光譜特征，但是這些分子通常是大氣中的次要成分（按質量計）。在了解系外大氣數據中最重要的是知道壓力標高，它由平均分子量決定，這取決于主要的（按質量計）惰性分子以及行星的重力和溫度
另外，基于高光譜分辨率的系外行星大氣的觀測研究也可以幫助天文學家研究系外行星大氣的組成部分，借助優化的線對比度和數百種單獨分子線的聯合技術可以檢測系外行星大氣中原子和分子的種類，例如Na，K，H2O，CO，CO2，CH4。
Corot-7b表面渲染圖，這顆星球的公轉軌道是地球公轉軌道的六十分之一，以至于其面向太陽的表面是熔巖。它可能處于潮汐鎖定狀態，也就是白天的一面永久是巖漿狀態，而背陽的一面會永遠處于溫度極低的狀態
系外行星帶給我們的啟示
系外行星的生命周期與地球有些許不同，它們的恒星系統與太陽系也有很多不同的特征，這種多樣性特征可以幫助科學家們更好的研究太陽系，回答太陽系是否唯一等等問題。有些恒星系統中擁有較大的行星，有些恒星系統中行星質量的分布很不同，這些恒星系統的多樣性特點教會了我們有關太陽系形成的知識。
當然了，研究系外行星的最關鍵的目標就是滿足人類的科學好奇心，以回答人類是否孤獨，人類文明是否孤獨等等問題。雖然我們已經確認了4000多顆系外星球，但是尋找系外行星的工作才剛剛開始，而且目前我們還沒有尋找外行星生命的技術，所以未來系外行星科學的探索之路還會一直進行下去。
在尋找系外行星的過程中，天文學家用超級地球的概念歸納與地球質量相近的行星，以此來縮小范圍。未來，會有更多太空望遠鏡和地面望遠鏡將專注于尋找系外行星，而未來的超級地球就是觀測的重要對象。在了解了地球等行星演化起源，解答了宇宙行星相關問題之后，我們會得到關于外星生命的答案。
目前，我們只有一個地球，只有一個賴以生存的地球，所以我們更要珍惜地球，因為即使發現第二個地球，我們也無法到達，現在的我們連太陽系的邊緣都到不了。放眼整個宇宙，我們觀察的系外行星越多，就越明白，地球的環境與所有的生命是何其珍貴。我有的時候都感覺整個宇宙的生命似乎都在地球上了，受限的知識禁錮了我們的思想，假如其他星球也有生命，會是什么樣子的呢？
